北斗雙星定位通信系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-01-17 02:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ）動態(tài)性能與環(huán)境條件：適合于用戶機載體瞬時速度小于 1000km/h的動靜態(tài)用戶使用。陸上用戶在有樹木輕微遮擋條件下能正常使用。 （ 3）用戶容量：系統(tǒng)可為下列用戶提供每小時 54萬次服務(wù)。一類用戶機 1000020230個，適合于單兵攜帶用戶， 510min服務(wù)一次；二類用戶 5500個，適用于汽車、坦克、裝甲車、艦船及直升飛機等用戶， 1060s服務(wù)一次；三類用戶 20100個，每 15s服務(wù)一次，適合于機載和高速運動。 （ 4）數(shù)據(jù)阻塞率小于 103。 （ 5）數(shù)據(jù)誤碼率小于 105。 （ 6）定位精度：平面位置精度（ 1?） 20m（不設(shè)標(biāo)校機區(qū)域 100m），高程控制精度（ 1?） 10m。（ 1 ? 表示達到指標(biāo)的概率為 ）。 （ 7）簡短報文通信：用戶每次最多可傳送 120個漢字信息。 （ 8）授時精度（相對控制中心時間系統(tǒng)）：單向傳遞精度 100ns，雙向傳遞精度 20ns。 （ 9）工作頻段：中心站至衛(wèi)星： C波段，上行 6GHZ，下行 4GHZ；用戶機至衛(wèi)星：上行為 L波段， ；下行為 S波段： 。 （ 10）用戶機對衛(wèi)星的可工作仰角范圍： 100750。 （ 11）傳輸速率：上行 ，下行 。 （ 12）定位響應(yīng)時間：從定位申請到獲得位置數(shù)據(jù)的時間，一類用戶小于 5s，二類用戶小于 2s，三類用戶小于 1s。 （ 13）一次定位成功率： 95% （ 14）時間系統(tǒng)：協(xié)調(diào)世界時 UTC，精度 ?1?s （ 15）坐標(biāo)系統(tǒng)： 1954北京坐標(biāo)系， 1985高程 北斗雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域 雙星定位系統(tǒng)解算方法 雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位原理為三球交會測量原理：地面中心通過兩顆衛(wèi)星向用戶廣播詢問信號（出站信號），根據(jù)用戶響應(yīng)的應(yīng)答信號（入站信號）測量并計算出用戶到兩顆衛(wèi)星的距離；根據(jù)中心存儲的數(shù)字地圖或用戶字帶測高儀測出的高程，計算出用戶到地心的距離。根據(jù)三個距離確定用戶的位置，并通過出站信號將定位結(jié)果告知用戶；授時與報文通信功能也在出入站信號的傳輸過程中實現(xiàn)。 系統(tǒng)基本工作過程：由地面中心向衛(wèi)星 1和衛(wèi)星 2同時發(fā)送出站詢問信號（ C波段）；兩顆工作衛(wèi)星接收后，經(jīng)衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器變頻放大后，向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播（ S波段）；用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問信號，并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送入站信號（ L波段，包括用戶的申請服務(wù)內(nèi)容），經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給地面中心（ C波段）；地面中心接收解調(diào)用戶發(fā)送的信號，分別測量出用戶所在點至兩顆衛(wèi)星的距離，再根據(jù)用戶申請服務(wù)內(nèi)容進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。 基本定位方程 系統(tǒng)測量的是電波在測控中心、兩顆衛(wèi)星和用戶間往返傳播的時間，換算為相應(yīng)的觀測距離分別為 地面中心 用戶 s1 s2 ?1 ?1 衛(wèi)星 1 衛(wèi)星 2 根據(jù) L L2和用戶高程，可聯(lián)立求解用戶的空間直角坐標(biāo)分量（ X、 Y、 Z） 根據(jù)解算方法的不同，分為：代入法、相似橢球法、交會法和近似橢求法。 22112111 )(2SSLSL????????? ３、定位解算的三邊交會法 設(shè)測站點的大地高為Ｈ，測站法線到短軸的距離為觀測值 ?3，與 ?1 、 ?2三邊交會于測站點上。根據(jù)橢球幾何學(xué)，橢球短軸上 o?點的空間直角坐標(biāo) )sin,0,0(2 BNe?Ｘ 1,Ｙ 1,Ｚ 1 衛(wèi)星１ 衛(wèi)星２ 子午面 Ｚ Y Ｎ Ｈ Ｘ ,Ｙ ,Ｚ Ｘ 2,Ｙ 2,Ｚ 2 b a ?b ?1 ?a ?2 赤道上空 ?３ Ｂ o o? 測站點到 o?點的距離為 22223 )sin(( BNeZYXHN ???????式中， B為測站點緯度， N為測站點卯酉圈曲率半徑， e2為橢球偏心率。 222222 ,sin1 abaeBeaN ???? ? 觀測方程為 22222321222222212121112221212121111)sin()()()()()()(2)()()(2)(2BNeZYXLSSZZYYXXZZYYXXSSLSZZYYXXSL??????????????????????????????????設(shè) 坐標(biāo)改正數(shù)矢量控制中心坐標(biāo)矢量坐標(biāo)矢量衛(wèi)星坐標(biāo)矢量衛(wèi)星用戶近似坐標(biāo)矢量用戶坐標(biāo)矢量觀測值矢量:),(:),(2:),(1:),(:),(:),(:),(0003333222211110000321ZZYYXXZYXZYXZYXZYXZYXLLL???????????rrrrrrl ? 觀測方程的右函數(shù)為 ???????????).,().,().,().,(3210332102321013210rrrrrrrrrrrrrrrrffff將非線性觀測方程線性化，在用戶近似坐標(biāo)處展開，寫成矩陣 ?????????????????????????????????????????????????????????????),(),(),(321033321022321011333222111rrrrrrrrrrrrfLfLfLZYXZfYfXfZfYfXfZfYfXf設(shè)方程組的系數(shù)矩陣為 ?????? ????????????? ??? ZYX fffrfA ??????????????????????????????????HNZHNYHNXZZZZYYYYXXXXZZYYXX000000020201010202010102020101010101010101)()()()()()()(2)(2)(2?????????A2022022020220120120101)()()()()()(ZZYYXXZZYYXX??????????????其中 根據(jù)空間直角坐標(biāo)與大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系 ????????????BHeNZLBHNYLBHNXsin])1([sincos)(coscos)(2000000可將系數(shù)矩陣 A進一步改寫為 ?????????????????????????????00000020201010202010102020101010101010101sinsincoscoscos)()()()()()()(2)(2)(2BLBLBZZZZYYYYXXXXZZYYXX?????????A用戶坐標(biāo)改正數(shù)向量為 )],([ 32101 rrrrflAr ??? ? 示例：設(shè)衛(wèi)星 S1和 S2的坐標(biāo)為別為 : (X1,Y1,Z1) ? 42164000(cos800,sin800,0), (X2,Y2,Z2) ? 42164000(cos1400,sin1400,0)。 地面控制中心北京坐標(biāo)為： (X3,Y3,Z3) ? 42164000(, ,sin400)。 觀測值為： L1=, L1= 觀測站概略大地坐標(biāo)為： （ B， L， H） =(30038?, 114047?,50m) 試?yán)萌吔粫ㄍ瓿啥ㄎ挥嬎悖? （ 1）已知參數(shù) :橢球長半徑 a= 6378137m， e=， R=42164000m （ 2）計算卯酉圈曲率半徑： N0= （ 3）計算測站近似空間直角坐標(biāo)：
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